145.5
三叠世 ( 统)
宙
二叠纪(系) P 石炭纪(系) C 泥盆纪(系) D
二叠世 ( 统) 石炭世 ( 统) 泥盆世 ( 统)
︵ 宇 ︶
古 生 代 ︵ 界 ︶ Pz
鱼
志留纪(系) S
志留世 ( 统)
奥陶世 ( 统)
PH
寒武世 ( 统) 震旦世 ( 统) 南华世 ( 统) 青白口世 (统)
海生小 壳动物
第四章 地质年代与地质作用
第一节 地质年代 第二节 地质作用
第一节
地质年代
一、相对地质年代的确定 二、同位素地质年龄的测定
三、地质年代表
地质年代 就是指地球 上各种地质 事件发生的 时代。
含两方面含义： 其一是指各地质事 件发生的先后顺序，称 为相对地质年代； 其二是指各地质事 件发生的距今年龄，由 于主要是运用同位素技 术，称为同位素地质年 龄。
元 古 宙 ︵ 宇 ︶ PT
新元古代(界) Pt3
Nh 青白口纪(系) Qb
最古老的岩石与地球的年龄
南美洲圭亚那的古老角闪岩的年龄为41亿a、 非洲阿扎尼亚的片麻岩的年龄为38亿a等； 这些都说明地球的真正年龄应在40亿a以上。
对地球上各种陨石的年龄测定，惊奇地发现 (无 论是石陨石还是铁陨石，无论它们是何时落到地 球上的)都具有相同的年龄，大致在46亿a左右， 从太阳系内天体形成的统一性考虑，可以认为地 球的年龄应与陨石相同。 月球上岩石的年龄值一般为31亿～46亿a 现在一般认为地球的形成年龄约为46亿a。
的蜕变速度。
衰变速度通常是用半衰期（T1/2）表
示的。
所谓半衰期是指母体元素的原子数
蜕变一半所需要的时间。
自然界的矿物和岩石一经形成，其中所含的 放射性同位素就开始以恒定的速度蜕变，这就像 天然时钟一样记录着它们自身形成的年龄。 当知道了某一放射元素的蜕变速度后，就可 根据这种矿物晶体中所剩下的该放射性元素(母 体同位素)的总量(N)和蜕变产物(子体同位素)的 总量(D)的比例计算出来。
或作用速率怎样等？
卢瑟福(L.Rutherford,1871-1937)
1903年提出放射性元素的原 子会蜕变，即自行分裂为另 外的原子，并在以后的实验 中得到证实。
放射性元素在自然界中自动地放射出 α (粒子)、β (电子)或γ (电磁辐射量子
)射线，而蜕变成另一种新元素。
并且各种放射性元素都有自已恒定
放射性元素蜕变
母体同位素 子体同位素 238U --→206Pb + 半衰期
8 4He 235U --→207Pb + 7 4He 232Th -→208Pb + 6 4He 87Rb --→87Sr 40K --→ 40Ar 40Ar --→39Ar 150Sm -→144Nd 14C - 14N
359 两栖动物 古 生 代 ︵ 界 ︶ 泥盆纪(系) D 泥盆世 ( 统) Pz 早 古 生 代 ︵ 界 ︶ z 444 奥陶纪(系) O 奥陶世 ( 统) 藻 寒武纪(系) ∈ 震旦纪(系) Z 南华纪(系) 寒武世 ( 统) 震旦世 ( 统) 南华世 ( 统) 青白口世 (统) ∈3 ∈2 ∈1 Z2 Z1 Nh2 Nh1 Qb2 Qb1 1000 藻 1400 类 488 Pz 类 542 海生小 壳动物 680 850
与上述四级地质年代单位：
宙、代、纪、世
相对应的年代地层单位为：
宇、界、系、统，
它们是在各级地质年代单位的时间内
所形成的地层。 地区性岩石地层单位：群、组、段
表 4.2
相 宙( 宇) 代( 界) 新 生 对 地 质 年 代 纪( 系) 第四纪(系) Q 新近纪(系) N 古近纪(系) E 白垩纪(系) 中
年甚至数亿年以上，并且常常是大的阶段中又
套着小的阶段，小的又包含着更小的阶段。
根据这种阶段的级次关系，地质年代表中 划分出了相应的不同级别的地质年代单位，其 中最主要的有宙、代、纪、世四级年代单位。
“宙”是最大一级的地质年代单位， 它往往反映了全球性的无机界与生物界 的重大演化阶段，整个地质历史从老到 新被分为冥古宙、太古宙、元古宙和显 生宙4个宙，每个宙的演化时间均在5亿 年以上。 “代”是仅次于“宙”的地质年代 单位，往往反映了全球性的无机界与生 物界的明显演化阶段。每个代的演化时 间均在5000万年以上。
680 850
元 古 宙 ︵ 宇 ︶ PT
新元古代(界) Pt3
Nh 青白口纪(系) Qb
菌 海 生 低 等 多 细 胞 动 物
( 上) 早 ( 下)
蓟县纪(系) 中元古代(界) Pt2 Jx 长城纪(系) Ch 古元古代(界) Pt1
晚( 上) 早( 下) 晚( 上) 早( 下)
蓟县世 ( 统) 长城世 ( 统)
t-时间 -蜕变常数 =0.639/ T1/2 D-子体同位素总量 N-母体同位素总量 N、D之值可用质谱仪测出
t=1/（ln（1+D/N））
自然界放射性同位素种类很多，能够用 来测定地质年代的必须具备以下条件： ①具有较长的半衰期，那些在几年或 几十年内就蜕变殆尽的同位素是不能使用 的； ②该同位素在岩石中有足够的含量， 可以分离出来并加以测定； ③其子体同位素易于富集并保存下来 。
冥古宙
冥古宙(46-40亿年) 具有“开天劈地”之意，是地球发展的 初期阶段或称天文阶段，目前在地球表面尚未见到或确证这一时 期形成的大量岩石(只有零星发现的少量残余岩石)，这可能是由 于该时期的地表岩石绝大部分已被后期改造的缘故。生物未起源
太古宙(40-25亿年)
是已有大量岩石记 录的最古老地质年 代， 这一时期的 岩石一般是变质程 度很高的变质岩。 生物已起源，这一 时期的生物仅有极 原始的海生菌藻类 。
地 质 年 代 表
同位素年龄 世( 统) 全新世 更新世 上新世 中新世 渐新世 始新世 (统) 古新世 晚( 上) 早( 下) 晚( 上) 中( 中) 早( 下) 晚( 上) 中( 中) 早( 下) 晚( 上) 中( 中) 早( 下) 晚( 上) 早( 下) 晚( 上) 中( 中) 早( 下) 晚( 上) 中( 中) 早( 下) 晚( 上) 中( 中) 早( 下) 晚( 上) 中( 中) 早( 下) 晚( 上) 早( 下) 晚( 上) 早( 下) 晚 白垩世 ( 统) 侏罗世 ( 统) ( 统) Qh Qp N2 N1 E3 E2 E1 K2 K1 J3 J2 J1 T3 T2 T1 P3 P2 P1 C2 C1 D3 D2 D1 S3 S2 S1 O3 O2 O1 ∈3 ∈2 ∈1 Z2 Z1 Nh2 Nh1 Qb2 Qb1 1000 藻 1400 类 542 488 类 444 藻 植 416 物 海 生 无 脊 椎 动 物 359 299 孢 子 两栖动物 251 物 古爬行 动物 199.6 子 植 65.5 1.8（2.6） 被 乳 子 动 植 物 物 爬 行 裸 动 物 ︵ 恐 龙 ︶ Ma 生 植 物 物 动 物 哺
Jx2 Jx1 Ch2 Ch1
1800
太古宙(宇) AR 冥古宙(宇) HD
2500
4000 4600
此表主要综合国际地层表（国际地层委员会，2008）和中国区域地层（地质年代）表（中国地层委员会，2001
由于该时期 的物质记录罕 见，一些学者 主张将其归并 于太古宙（如 国际地层表， 2004），但国 际地层委员会 2008年推出的 国际地层与地 质年代表重新 恢复了该地质 年代单位。
这两方面结合构成对 地质事件及地球、地壳演 变时代的完整认识。
一、相对地质年代的确定
“岩石是一本书”
三条准则： 地层层序律
化石层序律 地质体之间的切割律
层状岩石---岩层 地质历史上某一时代形成的层 状岩石称为地层。
地层层序律
1669年，出生于哥本哈根的斯特诺 (Nicolaus Steno，1638-1686)总结出在 岩层之间，存在着如下的规律：
二、同位素年龄
相对地质年代表示了地质事件或地层的先后顺序, 即使是利用古生物化石组合的方法,也只能了解 它们的大致时代。 要更确切、更全面地了解地球的发展历史，除了 知道各地质事件的先后顺序及大致时代外，还必 须定量地知道地质事件究竟发生在距今多少年的 时候？延续的时间有多长？地质事件的剧烈程度
45.1 7.13 139 500 14.7
亿年 亿年 亿年 亿年 亿年
5692 年
最古老的岩石与地球的年龄
1973年在格陵兰发现的古老岩石， 年龄为38亿年 1983年在澳大利亚找到几粒年龄为 41-42亿年的矿物颗粒。
中国鞍山白家坟 发现有38亿年的岩石。 中国迁西太平寨 发现有38~37亿年的岩石。
“纪”是次于“代”的地质年代单位 ，它往往反映了全球性的生物界的明显 变化及区域性的无机界演化阶段。每个 纪的演化时间在200万年以上。
“世”是次于“纪”的地质年代单 位，它往往反映了生物界中“科”“属 ”的一定变化。每个纪一般分为早、中 、晚3个世或早、晚2个世。但在新生代 的古近纪、新近纪和第四纪中，世的名 称比较特殊。
地层形成时的原始产状一般是水平的或近 于水平的，并且总是先形成的老地层在下 面，后形成的新地层盖在上面，这种正常 的地层叠置关系称为地层层序律。
地层层序律
＝＝
“下老上新”
图4－1 地层层序律示意图
A－原始水平层理 B－倾斜层理 1、2、3、4－示地层从老到新 C－倒转地层
化石层序律
英国运河工程师史密斯(William Smith,17691832)，在开凿运河的过程中获得了大批化 石，经过他的整理研究
古 生 代 ︵ 界 ︶
二叠纪(系) P 石炭纪(系) C
中( 中) 早( 下) 晚( 上) 早( 下) 晚( 上) 中( 中) 早( 下) 晚( 上) 中( 中) 早( 下) 晚( 上) 中( 中) 早( 下) 晚( 上) 中( 中) 早( 下) 晚( 上) 早( 下) 晚( 上) 早( 下) 晚